DE102014015119A1 - Beschichtungsfolie, Schichtaufbau, sowie Verfahren zum Beschichten eines Substrats - Google Patents
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Abstract
Ein Substrat (4), insbesondere aus einem nichtmetallischen Werkstoff, wird auf folgende Weise beschichtet: – Auf eine Trägerfolie (3) aus Polyethylenterephthalat wird durch physikalische Gasphasenabscheidung ein Beschichtungsmaterial (2) abgeschieden, – die mit dem Beschichtungsmaterial (2) versehene Trägerfolie (3) wird in Kontakt mit einem zu beschichtenden Substrat (4) gebracht, – durch Laserbestrahlung wird Beschichtungsmaterial (2) partiell von der Trägerfolie (3) auf das Substrat (4) übertragen, – die Trägerfolie (3) samt nicht übertragenem Beschichtungsmaterial (2) wird vom Substrat (4) entfernt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats, bei welchem ein Beschichtungsmaterial durch Laserbestrahlung von einem Träger auf das Substrat übertragen wird. Neben einem solchen Laser-Transferverfahren betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Beschichtungsfolie sowie einen gemäß dem Verfahren hergestellten Schichtaufbau.
- Die
DE 102 37 732 B4 offenbart ein Laserstrahlmarkierungsverfahren, bei welchem zunächst ein Markierungsmaterial auf einer Seite eines Trägersubstrats aufgebracht wird. Anschließend wird diejenige Seite des Trägersubstrats, die das Markierungsmaterial trägt, auf einem Zielsubstrat angeordnet. Die Anordnung aus Trägersubstrat und Zielsubstrat wird dann derart mit einem Transfer/Konversions-Laserstrahl bearbeitet, dass das Markierungsmaterial vom Trägersubstrat zum Zielsubstrat transferiert und mit diesem verbunden wird, wobei das Markierungsmaterial derart in Ausnehmungen des Trägersubstrats aufgenommen ist, dass der Transfer in einer Vorzugsrichtung erfolgt. - Ein weiteres laserbasiertes Verfahren zum Bedrucken fester Substratoberflächen ist beispielsweise in der
DE 195 17 625 A1 offenbart. Im Rahmen dieses Verfahrens wird eine wenigstens ein Pigment enthaltende Schicht, welche in Form einer Kunststofffolie vorliegen kann, in Berührung mit einer zu bedruckenden Substratoberfläche gebracht, um anschließend beispielsweise mit Hilfe eines Nd-YAG-Lasers, Excimer-Lasers oder Stickstoff-Lasers Pigmente auf die Substratoberfläche zu übertragen. Bei dem Substrat kann es sich beispielsweise um einen Glas- oder Kunststoffgegenstand handeln. Als Pigmente sind in derDE 195 17 625 A1 Kohlenstoff, Metallverbindungen und Metalle genannt. - Die
US 6,177,151 B1 offenbart ein Verfahren zum direkten laserbasierten Beschriften, welches neben dem Transfer von Metallen auf ein Substrat auch den Auftrag zahlreicher anderer Materialien, beispielsweise Materialien mit speziellen dielektrischen, piezoelektrischen oder elektro-optischen Eigenschaften, sowie Halbleitern ermöglichen soll. Das aus derUS 6,177,151 B1 bekannte Verfahren arbeitet mit einem gepulsten Laser. - Bei einem aus der
WO 99/16625 A1 - Die
DE 101 52 073 A1 beschreibt eine Laser-Transferfolie, welche zum dauerhaften Beschriften von Bauteilen vorgesehen ist. Als Trägermaterial wird hierbei beispielsweise eine PVC-Folie oder PET-Folie verwendet. - Eine farbige Lasermarkierung ist zum Beispiel aus der
DE 10 2004 053 376 A1 bekannt. Ein zur Markierung von Kunststoffteilen verwendetes Schichtsystem ist hierbei aus zwei übereinanderliegenden Schichten aufgebaut, wobei die erste Schicht einen Energieabsorber enthält und die zweite Schicht als Beschriftungsmedium dient. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laser-Transferverfahren, das heißt ein mit einem Trägermedium arbeitendes Verfahren zum laserbasierten Beschriften oder sonstigen strukturierten Beschichten von Werkstücken, gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich Anwenderfreundlichkeit, Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten, sowie zuverlässiger, präziser Reproduzierbarkeit der Parameter der mit dem Verfahren hergestellten Beschichtung weiterzuentwickeln.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats gemäß Anspruch 1. Weiter wird die Aufgabe gelöst durch eine zur Verwendung in dem Verfahren geeignete Beschichtungsfolie nach Anspruch 5. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch einen Schichtaufbau nach Anspruch 11, welcher mit Hilfe einer Beschichtungsfolie gemäß Anspruch 5 durch das Verfahren nach Anspruch 1 herstellbar ist. Im Folgenden im Zusammenhang mit den Vorrichtungen, das heißt der Beschichtungsfolie und dem Schichtaufbau, erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß für das Beschichtungsverfahren und umgekehrt.
- Für das Beschichtungsverfahren wird eine Trägerfolie aus PET (Polyethylenterephthalat) verwendet, auf welcher durch physikalische Gasphasenabscheidung, das heißt PVD-Beschichtung (physical vapor deposition), ein Beschichtungsmaterial abgeschieden ist. Hierbei kann die Trägerfolienbeschichtung entweder durch das Beschichtungsmaterial allein oder durch das Beschichtungsmaterial in Kombination mit mindestens einer weiteren Komponente gebildet sein. In jedem Fall wird die beschichtete Trägerfolie in einen flächigen Kontakt mit einem zu beschichtenden Substrat gebracht. Anschließend wird von einer Teilfläche der Trägerfolie durch Laserbestrahlung, insbesondere Bestrahlung mit einem gepulsten Laser, Beschichtungsmaterial von der Trägerfolie auf das Substrat übertragen.
- Bei der Übertragung ist je nach den verwendeten Materialien und Parametern der Verfahrensführung eine teilweise oder vollständige Umwandlung des Beschichtungsmaterials möglich. Der Laserstrahl kann beispielsweise punktförmig, linienförmig oder flächig auf das auf die Trägerfolie aufgebrachte Beschichtungsmaterial treffen. Nach der durch die Laserbestrahlung bewirkten Übertragung und gegebenenfalls Umwandlung von Beschichtungsmaterial wird die Trägerfolie mit noch darauf befindlichem, nicht übertragenem Beschichtungsmaterial vom Substrat entfernt, womit der Schichtaufbau fertiggestellt ist. Eine Nachbearbeitung des Schichtaufbaus ist in der Regel nicht vorgesehen, jedoch prinzipiell – beispielsweise durch Aufbringen einer weiteren Schicht – möglich.
- Die Beschichtung kann auf unterschiedlichste Materialien wie Glas, Metalle, Textilien, Keramik oder Kunststoff aufgetragen werden. Als Beschichtungsmaterialien sind sämtliche Materialien geeignet, die im PVD-Verfahren abscheidbar sind. Hierbei steht eine Vielzahl an sich bekannter Beschichtungsmaterialien zur Verfügung, welche anhand ihrer elektrischen, optischen und mechanischen Eigenschaften sowie der chemischen Beständigkeit auswählbar sind. Als metallische Beschichtungsmaterialien sind beispielhaft Eisen, Gold, Silber und Titan zu nennen. Ebenso sind Halbleiter und keramische Materialien als Beschichtungsmaterial verwendbar. Die Beschichtung kann beispielsweise in Form einer Beschriftung, eines Dekors oder – im Fall metallischer Beschichtungsmaterialien – in Form von Leiterbahnen auf das Substrat aufgebracht werden.
- In Anwendungsfällen, in denen durch die Beschriftung hauptsächlich ein optischer Effekt erzielt werden soll, ist die Schichtdicke vorzugsweise soweit minimiert, dass sich der gewünschte Effekt gerade noch einstellt. Bei metallischen Beschichtungsmaterialien kann die Dicke des Beschichtungsmaterials auf der Beschichtungsfolie hierbei weniger als 100 nm betragen. Verschiedene Farbeffekte sind in rationeller Weise durch Variation der Parameter der Laserbestrahlung bei der Herstellung der Beschichtung in einem einzigen Arbeitsgang erzeugbar.
- Gemäß einer ersten möglichen Ausgestaltung ist die Trägerfolienbeschichtung dreilagig aufgebaut. Hierbei befindet sich unmittelbar auf der Trägerfolie eine Zwischenschicht („Laser Release”), auf welcher das Beschichtungsmaterial abgeschieden ist. Das Beschichtungsmaterial wiederum ist durch eine Deckschicht („Laser Adhesive”) abgedeckt, die zur unmittelbaren Kontaktierung des Substrats vorgesehen ist. Die Summe aus der Dicke der Zwischenschicht und der Dicke der Deckschicht ist vorzugsweise nicht größer als die Dicke des Beschichtungsmaterials, beispielsweise maximal halb so groß wie die Dicke des Beschichtungsmaterials.
- Gemäß einer anderen möglichen Ausgestaltung ist die Trägerfolienbeschichtung durch zwei Metallschichten gebildet, wobei es sich bei einer Schicht um die Hauptbeschichtungskomponente und bei der anderen Schicht um eine Hilfskomponente handelt. Die Hilfskomponente befindet sich zwischen der Trägerfolie und der Hauptbeschichtungskomponente und weist eine wesentlich geringere Dicke als die Hauptbeschichtungskomponente, beispielsweise weniger als ein Viertel der Dicke der Hauptbeschichtungskomponente auf. In vorteilhafter Materialkombination handelt es sich bei der Hauptbeschichtungskomponente um Gold und bei der Hilfskomponente um Zinn. Hierbei liegt das Gold vorzugsweise in einer Dicke von mindestens 30 nm und höchstens 300 nm und das Zinn in einer Dicke von mindestens 2 nm und höchstens 80 nm vor.
- Gemäß einer ebenfalls möglichen Ausgestaltung ist die gesamte Trägerfolienbeschichtung ausschließlich durch eine einzige metallische Komponente gebildet. Hierbei kann es sich insbesondere um eine Titanschicht handeln. Bei der Übertragung des Titans auf das Substrat mittels Laserbestrahlung kann gezielt ein Teil des Titans oxidiert werden, womit sich je nach eingestellten Parametern unterschiedliche Farbeffekte ergeben. Somit ist es möglich, in einem einzigen Arbeitsgang unter Verwendung einer Beschichtungsfolie, welche zusätzlich zur Trägerfolie nur eine einzige Metallschicht, nämlich Titanschicht, aufweist, Teilflächen eines zu beschichtenden Substrats verschiedenfarbig herzustellen. Hierbei sind scharfe Übergänge zwischen den verschiedenfarbigen Teilflächen herstellbar.
- Mit jeder der möglichen Ausgestaltungen des Laser-Transferverfahrens sind äußerst robuste, haftfeste Beschichtungen auf verschiedensten Oberflächen erzeugbar. Gerade die geringe Schichtdicke trägt aufgrund praktisch fehlender Kanten an den Konturen der Beschichtung maßgeblich dazu bei, dass mechanische Angriffe an der Beschichtung, etwa bei Reinigungsarbeiten an den beschichteten Gegenständen, kaum möglich sind. Die Abmessungen eines Gegenstandes werden durch dessen Beschichtung mit dem Laser-Transferverfahrens nicht signifikant verändert.
- Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, jeweils in schematisierter Darstellung:
-
1 und2 ein Beispiel einer lasergestützten Aufbringung eines Beschichtungsmaterials auf ein Substrat unter Verwendung einer dreilagig beschichteten Trägerfolie, -
3 und4 in Darstellungen analog1 und2 ein Beispiel eines Beschichtungsverfahrens, welches mit einer einlagig, nämlich mit Titan, beschichteten Trägerfolie arbeitet, -
5 und6 ein Beschichtungsverfahren mit einer aus zwei Komponenten, nämlich Gold und Zinn, gebildeten Trägerfolienbeschichtung. - In jedem der Ausführungsbeispiele dient ein Laserstrahler
1 (Nd-YAG-Laser) der Übertragung eines Beschichtungsmaterials2 von einer Trägerfolie3 aus PET (Polyethylenterephthalat), das heißt einer Polyesterfolie, auf ein Substrat4 . Bei dem Substrat4 handelt es sich in den drei Ausführungsbeispielen jeweils um ein Werkstück aus einem nicht metallischen Werkstoff, nämlich Glas oder Keramik. Die Trägerfolie3 ist transparent und weist eine Dicke von 75 μm auf. - Das Beschichtungsmaterial
2 bildet zusammen mit weiteren Komponenten (1 ,3 ) oder allein (2 ) eine mit5 bezeichnete Trägerfolienbeschichtung. In jedem Fall ist das Beschichtungsmaterial2 als PVD-Schicht auf der Trägerfolie3 abgeschieden. Insbesondere kann das Beschichtungsmaterial2 durch Sputtern oder Aufdampfen auf das Substrat4 aufgebracht werden. Die Trägerfolienbeschichtung5 ist damit sehr gleichmäßig und mit hoher Materialqualität herstellbar. - Im Ausführungsbeispiel nach
1 und2 ist die Trägerfolienbeschichtung5 dreilagig aufgebaut: Das Beschichtungsmaterial2 ist von der Trägerfolie3 durch eine Zwischenschicht6 getrennt, welche maßgeblich zur leichten Ablösbarkeit der Trägerfolie3 vom Beschichtungsmaterial2 nach Beendigung der Laserbestrahlung beiträgt. Das auf der Trägerfolie3 befindliche Beschichtungsmaterial2 ist durch eine Deckschicht7 abgedeckt, welche eine Oberfläche der insgesamt mit8 bezeichneten Beschichtungsfolie bildet und als Haftvermittler fungiert. Die Zwischenschicht6 sowie die Deckschicht7 sind jeweils nur wenige nm dick. Insgesamt beträgt die Dicke der Trägerfolienbeschichtung5 zwischen 80 nm und 300 nm. Es handelt sich hierbei um eine undurchsichtige, das heißt deckende Beschichtung. Auch dünnere, semitransparente Schichten können in gleicher Weise auf das Substrat4 übertragen werden. - Nachdem die Beschichtungsfolie
8 plan auf das Substrat4 aufgelegt wurde, wie in1 dargestellt, wird die Anordnung aus Beschichtungsfolie8 und Substrat4 mittels eines in1 gestrichelt symbolisierten Laserstrahls bearbeitet. Der Laserstrahl durchdringt hierbei nahezu vollständig die transparente Trägerfolie3 und erhitzt das Beschichtungsmaterial2 , welches hierdurch auf das Substrat4 übertragen wird und sich fest mit diesem verbindet. Nach Beendigung des Laserbeschriftungsvorgangs hat die Deckschicht7 , sowei sie in den beschichteten, das heißt beschrifteten oder anderweitig strukturierten, Bereichen auf dem Substrat4 verbleibt, nicht notwendigerweise die in der symbolisierten Darstellung nach2 ersichtliche Gestalt und Dicke. Das Beschichtungsmaterial2 , welches von der Beschichtungsfolie8 auf das Substrat übertragen wird, kann hierbei einer zumindest teilweisen chemischen Umwandlunng unterworfen sein und insbesondere mit Bestandteilen der Zwischenschicht6 und/oder der Deckschicht7 reagieren. - Ebenso können beim Beschichtungsvorgang gezielt Reaktionen zwischen dem Beschichtungsmaterial
2 und/oder der Deckschicht7 und dem Substrat4 ausgelöst werden. - Im Ausführungsbeispiel nach
3 und4 ist die Trägerfolienbeschichtung5 ausschließlich aus Titan als Beschichtungsmaterial2 gebildet. Durch die Laserbestrahlung wird ein Teil des Titans in Titanoxid verwandelt, womit in gezielter Weise unterschiedliche Farbeffekte auf dem Substrat4 erzielbar sind. Die Trägerfolienbeschichtung5 ist 250 nm dick und wird im PVD-Verfahren mit folgender Parametereinstellung auf der Trägerfolie3 abgeschieden:Startdruck: 3 mPa Druck während der Beschichtung: ca. 600 mPa Titan-Targetleistung: 2 × 2000 W Argon-Partialdruck: 300 mIn Beschichtungszeit: 1200 s - Die Trägerfolienbeschichtung
5 ist beispielsweise mit einer Sputteranlage des Typs CC800/9 der Fa. CemeCon AG, D-52146 Würselen, herstellbar. - Die Übertragung des Beschichtungsmaterials
2 von der Beschichtungsfolie8 auf das Substrat4 erfolgt mit Hilfe eines Nd-YAG-Lasers des Typs PowerLine E R-10 der Fa. Rofin-Sinar, Plymouth, MI 48170, USA, mit folgenden Einstellungen:Stromstärke: 23,5 A Frequenz: 10 kHz Geschwindigkeit: 300 mm/s Linienbreite: 0,1 mm Pulsbreite: 1 μm Überlapp: 0%, 35%, 45%, 60%, 75% - Durch die Variation des Überlapps werden unterschiedliche Farben des Beschichtungsmaterials
2 auf dem Substrat4 , nämlich Glas, generiert. Für die diversen Farbeffekte spielen Interferenzeffekte eine Rolle. Zur Erzeugung unterschielicher Farben ist außer einer veränderung des Überlapps auch eine Variation der Schrittweite oder der Stromstärke möglich. - Eine Zwischenschicht
6 oder eine Deckschicht7 sind im Ausführungsbeispiel nach den3 und4 nicht erforderlich, da das Beschichtungsmaterial2 , nämlich Titan, die Funktion dieser Schichten mit übernimmt. In gleicher Weise wie auf Glas kann Titan als Beschichtungsmaterial2 mit einstellbarer Farbe, je nach Dicke deckend oder in beliebig feinen Abstufungen mehr oder weniger durchscheinend, auch auf Stahl, Keramik, Kunststoff, Porzellan sowie Textilien, sowohl aus Kunstfasern als auch aus Naturfasern, aufgebracht werden. - Ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach den
3 und4 ist auch im Ausführungsbeispiel nach den5 und6 die Trägerfolienbeschichtung5 rein metallisch. Im Fall von5 und6 ist sie jedoch nicht einlagig, sondern zweilagig, nämlich aus einer Hauptbeschichtungskomponente9 und einer Hilfskomponente10 , aufgebaut. Hierbei trennt die Hilfskomponente10 die Hauptbeschichtungskomponente9 von der Trägerfolie3 . Die Hilfskomponente10 liegt in Form einer Zinnschicht mit einer Dicke von 2 bis 80 nm vor. Bei der Hauptbeschichtungskomponente9 handelt es sich um eine Goldschicht mit einer Dicke von 30 bis 300 nm. Beide Komponenten9 ,10 der Trägerfolienbeschichtung5 sind auf die Trägerfolie3 aufgesputtert. Bei der Bestrahlung mit dem Laserstrahler1 wird die Hauptbeschichtungskomponente9 von der Trägerfolie3 abgelöst, wobei nahezu gleichzeitig ein Teil des die Hilfskomponente10 bildenden Zinns zur Grenzfläche zwischen der Hauptbeschichtungskomponente9 und dem Substrat4 , nämlich einem gegenstand aus Glas, gelangt. Hierdurch wird eine extrem starke Haftung und hohe Abriebfestigkeit des Beschichtungsmaterials2 auf dem Substrat4 erreicht. - Das als Targetmaterial beim Sputtern, das heißt bei der Herstellung der Beschichtungsfolie
8 durch Beschichten der Trägerfolie3 , verwendete Zinn liegt in einer Reinheit von mehr als 98%, das ebenfalls zum Sputtern verwendete Gold in einer Reinheit von mindestens 99,99% vor. - Folgende Parameter sind beim Sputtern eingestellt: Beschichtung mit Zinn:
Ar-Partialdruck: 380 mIn Sn-Targetleistung: 1 kW Beschichtungszeit: 300 s Ar-Partialdruck: 380 mIn Au-Targetleistung: 600 W Beschichtungszeit: 1800 s - Der Kammerdruck beträgt beim Beschichten etwa 700 mPa. Die auf der Trägerfolie durch das PVD-Verfahren abgeschiedene Hilfskomponente
10 (Zinn) hat eine Dick von 50 nm, die Hauptbeschichtungskomponente9 (Gold) eine Dicke von 200 nm. - Beim späteren Übertrag des Beschichtungsmaterials
2 auf das Substrat4 sind folgende Lasereinstellungen vorgenommen:Stromstärke: 23,5 A Frequenz: 30 kHz Geschwindigkeit: 750 mm/s Linienbreite: 0,04 mm Pulsbreite: 1 μm Überlapp: 25% - Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach den
3 und4 weist in diesem Fall das Beschichtungsmaterials2 auf dem Substrat4 eine einheitliche Färbung auf. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Laserstrahler
- 2
- Beschichtungsmaterial
- 3
- Trägerfolie
- 4
- Substrat
- 5
- Trägerfolienbeschichtung
- 6
- Zwischenschicht
- 7
- Deckschicht
- 8
- Beschichtungsfolie
- 9
- Hauptbeschichtungskomponente
- 10
- Hilfskomponente
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10237732 B4 [0002]
- DE 19517625 A1 [0003, 0003]
- US 6177151 B1 [0004, 0004]
- WO 99/16625 A1 [0005]
- DE 10152073 A1 [0006]
- DE 102004053376 A1 [0007]
Claims (16)
- Verfahren zum Beschichten eines Substrats (
4 ), mit folgenden Merkmalen: – Auf eine Trägerfolie (3 ) aus Polyethylenterephthalat wird durch physikalische Gasphasenabscheidung ein Beschichtungsmaterial (2 ) abgeschieden, – die mit dem Beschichtungsmaterial (2 ) versehene Trägerfolie (3 ) wird in Kontakt mit einem zu beschichtenden Substrat (4 ) gebracht, – durch Laserbestrahlung wird Beschichtungsmaterial (2 ) partiell von der Trägerfolie (3 ) auf das Substrat (4 ) übertragen, – die Trägerfolie (3 ) samt nicht übertragenem Beschichtungsmaterial (2 ) wird vom Substrat (4 ) entfernt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Trägerfolie (
3 ) vor der Abscheidung des Beschichtungsmaterials (2 ) eine Zwischenschicht (6 ) aufgebracht wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Trägerfolie (
3 ) nach der Abscheidung des Beschichtungsmaterials (2 ) eine Deckschicht (7 ) aufgebracht wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerfolie (
3 ) ausschließlich Beschichtungsmaterial (2 ) einheitlicher Zusammensetzung abgeschieden wird und bei der Übertragung von Beschichtungsmaterial (2 ) auf das Substrat (4 ) durch Variation von Parametern der Laserbearbeitung in einem einzigen Arbeitsgang verschiedene Farbeffekte auf dem Substrat (4 ) erzeugt werden. - Beschichtungsfolie (
8 ), mit einer Trägerfolie (3 ) aus Polyethylenterephthalat sowie einer auf der Trägerfolie (3 ) befindlichen Trägerfolienbeschichtung (5 ), welche eine PVD-Schicht aus einem zur Übertragung auf ein Substrat (4 ) per Laserbestrahlung geeigneten Beschichtungsmaterial (2 ) umfasst. - Beschichtungsfolie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolienbeschichtung (
5 ) eine Dicke von nicht mehr als 400 nm hat. - Beschichtungsfolie nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolienbeschichtung (
5 ) dreischichtig aufgebaut ist, wobei sich zwischen der Trägerfolie (3 ) und dem Beschichtungsmaterial (2 ) eine Zwischenschicht (6 ) und auf dem Beschichtungsmaterial (2 ) eine Deckschicht (7 ) befindet, und wobei die Summe aus der Dicke der Zwischenschicht (6 ) und der Dicke der Deckschicht (7 ) nicht größer als die Dicke des Beschichtungsmaterials (2 ) ist. - Beschichtungsfolie nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolienbeschichtung (
5 ) durch ein zweischichtig aufgebautes Beschichtungsmaterial (2 ) aus einer Hauptbeschichtungskomponente (9 ) und einer Hilfskomponente (10 ) gebildet ist, wobei die Hilfskomponente (10 ) dünner als die Hauptbeschichtungskomponente (9 ) ist und die Trägerfolie (3 ) kontaktiert. - Beschichtungsfolie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptbeschichtungskomponente (
9 ) durch Gold mit einer Dicke von mindestens 30 nm und höchstens 300 nm und die Hilfskomponente (10 ) durch Zinn mit einer Dicke von mindestens 2 nm und höchstens 80 nm gebildet ist. - Beschichtungsfolie nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolienbeschichtung (
5 ) durch ein einschichtiges Beschichtungsmaterial (2 ) aus Titan gebildet ist und eine Dicke von mindestens 30 nm und höchstens 300 nm aufweist. - Schichtaufbau, umfassend ein Substrat (
4 ) sowie ein durch das Verfahren nach Anspruch 1 auf das Substrat (4 ) aufgebrachtes, strukturiertes Beschichtungsmaterial (2 ). - Schichtaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
4 ) Glas ist. - Schichtaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
4 ) ein metallischer Werkstoff ist. - Schichtaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
4 ) ein textiles Material ist. - Schichtaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
4 ) ein keramisches Material ist. - Schichtaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (
4 ) ein Kunststoff ist.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022144315A1 (de) * | 2020-12-29 | 2022-07-07 | Ralph Domnick | Beschichtungsverfahren und silizium enthaltende beschichtung |
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---|---|---|---|---|
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CN115890008B (zh) * | 2023-02-21 | 2023-05-26 | 苏州智慧谷激光智能装备有限公司 | 玻璃激光打白码方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19517625A1 (de) | 1995-05-13 | 1996-11-14 | Budenheim Rud A Oetker Chemie | Verfahren zum musterförmigen Bedrucken fester Substratoberflächen |
WO1999016625A1 (en) | 1997-09-08 | 1999-04-08 | Thermark, Llc | Laser marking method |
US6177151B1 (en) | 1999-01-27 | 2001-01-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Matrix assisted pulsed laser evaporation direct write |
DE10152073A1 (de) | 2001-10-25 | 2003-05-08 | Tesa Ag | Laser-Transferfolie zum dauerhaften Beschriften von Bauteilen |
DE10237732B4 (de) | 2002-08-17 | 2004-08-26 | BLZ Bayerisches Laserzentrum Gemeinnützige Forschungsgesellschaft mbH | Laserstrahlmarkierungsverfahren sowie Markierungsvorrichtung zur Laserstrahlmarkierung eines Zielsubstrats |
DE102004053376A1 (de) | 2003-11-10 | 2005-06-09 | Merck Patent Gmbh | Farbige Lasermarkierung |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4430390C2 (de) * | 1993-09-09 | 1995-08-10 | Krone Ag | Verfahren zur Herstellung von strukturierten Metallisierungen auf Oberflächen |
JP2002222694A (ja) * | 2001-01-25 | 2002-08-09 | Sharp Corp | レーザー加工装置及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス表示パネル |
JP2003249351A (ja) * | 2002-02-22 | 2003-09-05 | Sharp Corp | 有機led素子の製造方法 |
DE102009033511A1 (de) | 2009-07-15 | 2011-01-20 | Carl Zeiss Smt Ag | Mikrospiegelanordnung mit Anti-Reflexbeschichtung sowie Verfahren zu deren Herstellung |
DE102010013038B4 (de) | 2010-03-26 | 2012-01-19 | Schüco Tf Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikzelle |
-
2014
- 2014-10-10 DE DE102014015119.0A patent/DE102014015119A1/de active Pending
-
2015
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19517625A1 (de) | 1995-05-13 | 1996-11-14 | Budenheim Rud A Oetker Chemie | Verfahren zum musterförmigen Bedrucken fester Substratoberflächen |
WO1999016625A1 (en) | 1997-09-08 | 1999-04-08 | Thermark, Llc | Laser marking method |
US6177151B1 (en) | 1999-01-27 | 2001-01-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Matrix assisted pulsed laser evaporation direct write |
DE10152073A1 (de) | 2001-10-25 | 2003-05-08 | Tesa Ag | Laser-Transferfolie zum dauerhaften Beschriften von Bauteilen |
DE10237732B4 (de) | 2002-08-17 | 2004-08-26 | BLZ Bayerisches Laserzentrum Gemeinnützige Forschungsgesellschaft mbH | Laserstrahlmarkierungsverfahren sowie Markierungsvorrichtung zur Laserstrahlmarkierung eines Zielsubstrats |
DE102004053376A1 (de) | 2003-11-10 | 2005-06-09 | Merck Patent Gmbh | Farbige Lasermarkierung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022144315A1 (de) * | 2020-12-29 | 2022-07-07 | Ralph Domnick | Beschichtungsverfahren und silizium enthaltende beschichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016055166A2 (de) | 2016-04-14 |
WO2016055166A3 (de) | 2016-06-09 |
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